天舟二號(hào)示意圖。新華社發(fā)
中國空間站天和核心艙近日迎來了遠(yuǎn)道而來的“訪客”——5月29日晚，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船在海南文昌發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射，并在約8小時(shí)后與天和核心艙完成快速交會(huì)對(duì)接。
此次發(fā)射，天舟二號(hào)的主要任務(wù)是“送快遞”——不僅要為空間站運(yùn)行提供補(bǔ)給，還要給中國航天員帶去工作和生活的必需品。為了將更多“太空快遞”及時(shí)、安全送達(dá)，天舟二號(hào)可謂一身本領(lǐng)、“硬貨”滿滿。
運(yùn)載能力強(qiáng)
天舟二號(hào)作為貨運(yùn)飛船，“能裝多少”的運(yùn)載能力自然是衡量其本領(lǐng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船總體副主任設(shè)計(jì)師雷劍宇介紹，目前世界上現(xiàn)役的貨運(yùn)飛船中，最大運(yùn)載能力超過5噸的只有兩型，天舟二號(hào)就是其中之一。
天舟二號(hào)運(yùn)貨能力強(qiáng)，得益于科學(xué)的設(shè)計(jì)。
天舟貨運(yùn)飛船由貨物艙和推進(jìn)艙兩艙組成，采用型譜化、模塊化設(shè)計(jì)思想開展平臺(tái)構(gòu)型和布局設(shè)計(jì)。同時(shí)，天舟二號(hào)嚴(yán)格控制平臺(tái)自身重量，最大程度提高貨物運(yùn)輸能力——發(fā)射重量13.5噸，運(yùn)貨能力則達(dá)到6.9噸，超過了飛船自重。
據(jù)專家介紹，為了打造出貨物上行效率高、綜合任務(wù)能力強(qiáng)的貨運(yùn)飛船，研制團(tuán)隊(duì)提出了貨物裝載、結(jié)構(gòu)、熱控一體化設(shè)計(jì)，高效率能量傳輸及立體信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)方案，解決了多功能要求下平臺(tái)輕量化的設(shè)計(jì)難題。
160多件包裹、兩件分別重達(dá)100多公斤的艙外航天服、3噸推進(jìn)劑……天舟二號(hào)“大肚能容”，也離不開智慧的布局。
為了讓天舟裝載效率更高，科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)貨運(yùn)飛船的圓形艙體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出26種不同尺寸規(guī)格、不同形狀的貨包。同時(shí)，飛船艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，利用蜂窩板搭起了貨格，以裝載不同規(guī)格的貨包。為了保護(hù)好貨包并方便航天員取用，每個(gè)貨包都會(huì)被類似飛機(jī)座椅的安全鎖扣固定，航天員單手就可以取下來。
貨物備得齊
根據(jù)空間站建設(shè)計(jì)劃，中國將于6月發(fā)射神舟十二號(hào)載人飛船。3名航天員將乘坐飛船前往天和核心艙，并在此生活約3個(gè)月的時(shí)間。因此，天舟二號(hào)發(fā)射的重要任務(wù)，就是將航天員在太空中生活和工作所需的各種物資備足備齊。
在“吃”上，天舟二號(hào)帶去了各種美味可口的美食，其中不乏傳統(tǒng)的中式菜品，如魚香肉絲、宮保雞丁等。太空中的食品不僅有主副之分，還講究葷素搭配，讓航天員在美食中一解思鄉(xiāng)之情。
在“穿”上，天舟二號(hào)攜帶了航天員出艙活動(dòng)穿著的艙外航天服。艙外航天服重量達(dá)100多公斤，服裝共分為6層，具有防輻射、防高低溫、壓力調(diào)整等作用，還具備生命保障系統(tǒng)，將航天器的很多功能濃縮其中。
除了生活物資外，天舟二號(hào)還帶有推進(jìn)劑，在對(duì)接期間為天和核心艙進(jìn)行燃料加注與姿態(tài)控制。此外，天舟二號(hào)裝備了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)資料等物資，屆時(shí)由航天員在軌取出并安裝。
在軌運(yùn)行一年，天舟二號(hào)作為貨物“儲(chǔ)藏室”，需要保障航天員的日常生活、工作物資。貨物這么多，航天員有需求時(shí)如何做到隨取隨用？
中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師楊勝介紹，空間站將地面的物流管理技術(shù)應(yīng)用其中，航天員可以通過掃描二維碼的方式獲得貨物的位置信息和產(chǎn)品信息。系統(tǒng)還能對(duì)產(chǎn)品信息的庫存數(shù)量做到動(dòng)態(tài)掌控，把空間站貨物一分一厘的變化都記錄下來，從而確保航天員的工作生活更加輕松便捷。
“簽收”速度快
從地面“發(fā)貨”到順利“簽收”僅耗時(shí)約8個(gè)小時(shí)——天舟二號(hào)與天和核心艙的交會(huì)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了空間站任務(wù)物資運(yùn)輸?shù)目焖傺a(bǔ)給。
空間交會(huì)對(duì)接是實(shí)現(xiàn)空間站和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營救等在軌服務(wù)的先決條件?？焖俳粫?huì)對(duì)接技術(shù)不僅能縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時(shí)間、減少不必要的體力與精力付出，也可以保證包括生物制劑在內(nèi)的“時(shí)鮮貨”盡快送達(dá)空間站。
在安全方面，一旦空間站等航天器突遇緊急情況，快速交會(huì)對(duì)接可以迅速反應(yīng)，向空間站提供各種急需的物資或救助被困的航天員。
為了實(shí)現(xiàn)快速交會(huì)對(duì)接，研制團(tuán)隊(duì)突破了諸多技術(shù)，將原來航天器遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段需要地面干預(yù)的工作交由航天器的星上計(jì)算機(jī)自主運(yùn)行，并創(chuàng)新性地提出了可控阻尼的控制思路，以緩沖大噸位航天器對(duì)接過程中產(chǎn)生的撞擊能量。
經(jīng)過500多次仿真分析和300多次地面試驗(yàn)后，設(shè)計(jì)師充分驗(yàn)證了阻尼器的各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)，確保兩個(gè)航天器的對(duì)接可靠安全。
除了能“送貨”“加油”，天舟二號(hào)還能給空間站充電。據(jù)專家介紹，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船有獨(dú)立的能源系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的自給自足?？坎纯臻g站期間，天舟二號(hào)處于休眠狀態(tài)，自身能源需求小，富余出來的電能可以輸送到空間站，為航天員活動(dòng)提供保障，并支撐一些電能消耗較大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。（本報(bào)記者 劉 峣）
《 人民日?qǐng)?bào)海外版 》（ 2021年06月03日 第 09 版）
